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Title in Portuguese: Revestimento de ligas de níquel pelo processo MIG/MAG com transferência por curto-circuito
Title: Weld overlay with nickel alloy through the GMAW process in a short circuiting transfer mode
Author: Pessoa, Antônio Rodolfo Paulino
Advisor(s): Farias, Jesualdo Pereira
Keywords: Ciência dos materiais
Soldagem
Ligas de níquel
Geometria da solda
Issue Date: 19-Oct-2009
Citation: PESSOA, A. R. P. Revestimento de ligas de níquel pelo processo MIG/MAG com transferência por curto-circuito. 2009. 127 f. Dissertação (Mestrado em Ciência de Materiais)–Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2009.
Abstract in Portuguese: Este trabalho teve como objetivo determinar os parâmetros de soldagem que proporcionem condições adequadas para revestimentos com ligas de níquel através do processo MIG/MAG com transferência metálica por curto-circuito indicadas para aplicações no setor de petróleo e gás natural. A primeira etapa consistiu na realização de ensaios exploratórios para determinar os fatores de controle e seus níveis a serem utilizados na etapa posterior denominada de “ensaios definitivos”. Nos ensaios definitivos, para determinar o número de ensaios a serem realizados, optou-se pelo uso do método Taguchi (planejamento robusto de experimentos), de forma a cumprir, com um reduzido número de ensaios, dois objetivos: o primeiro foi obter a influência dos fatores de controle (parâmetros de soldagem) sobre as variáveis respostas (características geométricas dos cordões de solda); e segundo foi determinar as condições ideais para aplicação das ligas de níquel nas soldagens de revestimentos. Foram escolhidos seis fatores de controle com três níveis cada: tensão de referência (Ur = 20, 22, 24 V), velocidade soldagem (Vs = 0,2, 0,3 e 0,4 m/min), tipo de tecimento (sem tecimento, duplo oito e tecimento triangular), técnica da tocha (normal, empurrando e puxando), gás de proteção (100%Ar, 70%Ar+30%He e 99,97%Ar+0,03%NO) e o material de adição (AWS ERNiCrMo-3, AWS ERNiCrMo-14 e AWS ERNiCrMo-4). Tais fatores foram divididos pelo método Taguchi em duas matrizes L9, resultando num total de 18 ensaios. Já as variáveis respostas escolhidas foram: a diluição (D), a razão entre o reforço e a largura (R/L) e produto da diluição pela razão R/L (DxR/L). As soldagens foram realizadas na posição plana por simples deposição sobre chapas de aço ASTM 516 Gr60 com dimensões de 200 x 50 x 12,7 mm. Foram mantidas constantes a vazão do gás de proteção em 20 L/min, a velocidade de alimentação em 6,0 m/min e a DBCP em 20 mm. Assim com base nos ensaios definitivos e nos custos de soldagem, foi realizada a soldagem de um revestimento. Os resultados mostraram que os menores níveis da tensão de referência e da velocidade de soldagem proporcionaram as menores diluições. O uso do tecimento proporcionou cordões com baixos valores da razão R/L. O material de adição e o gás de proteção foram capazes de alterar significativamente a geometria do cordão de solda. A técnica da tocha na posição empurrando obteve os menores valores para a diluição e para a razão R/L. E por fim os parâmetros de soldagem selecionados pelo método Taguchi e as características econômicas demonstram ser capazes de obter um revestimento com um bom acabamento superficial e isento de defeitos
Abstract: This work aims to determine the welding process parameters that provide appropriate conditions for weld overlay with nickel alloy through the GMAW process in a short circuiting transfer mode indicated for applications in petroleum and natural gas Industry. Exploratory tests were conducted initially to determine the control factors and their levels to be used in the subsequent stage called the definitive tests. In the definitive tests to determine the number of tests to be accomplished, was chosen by the Taguchi method (Robust design of experiments) and thus with a limited number of tests achieve two objectives: the first was to obtain the influence of the control factors (welding parameters) on quality characteristics (weld bead geometry) and the second was to determine optimal conditions for weld overlay with nickel alloy. Six control factors were employed with three levels each: reference voltage (Ur = 20, 22, 24 V), welding speed (Vs = 0,2, 0,3 and 0,4 m/min), arc oscillation (linear, double 8 and triangular weaving) , welding gun orientation (perpendicular, forehand and backhand), shielding gas (100%Ar, 70%Ar+30%He and 99,97% Ar+0,03% NO) and filler metal (AWS ERNiCrMo-3, AWS ERNiCrMo-14 and AWS ERNiCrMo-4). These factors were divided into two L9 orthogonal array resulting in a total of 18 experiments. The employed quality characteristics were: Percent of dilution (D), the ration between reinforcement and bead width (R/L) and product of the dilution for the ratio R/L (DxR/L). The weldings were accomplished using a bead on plate (BOP) technique, flat position, in steel ASTM 516 Gr60 with dimensions of 200 x 50 x 12,7 mm. The other parameters which were kept constant were gas flow rate at 20 L/min, wire feed rate at 6,0 m/min and stick out was at 20 mm. Based in the definitive tests and in the weld costs weld overlay was accomplished. The results showed that the smallest levels of the reference voltage and of the welding speed provided the smallest dilutions. The use of arc oscillation promote weld bead with low values of the ratio R/L. The filler metal and the shielding gas were capable to alter the weld bead geometry significantly. The welding gun orientation forehand obtained the smallest values for the dilution and for the ratio R/L. Finally the welding parameters selected by the Taguchi method and the weld costs demonstrated to be capable for obtaining an overlay with a good superficial aspect and without welding defects.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/16202
metadata.dc.type: Dissertação
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